Metodos Matematicos

EJERCICIOS RESUELTOS DE SELECTIVIDAD DE REACCIONES REDOX Y ELECTROQUÍMICA

Cuando se hace reaccionar ácido nítrico con zinc metálico se obtiene, entre otros productos, ión amonio en forma de nitrato de amonio y zinc divalente en forma de nitrato de zinc.

a) Complete y ajuste la reacción mediante el método ión-electrón y determine los gramos de oxidante que se reducen con 1 mol de electrones.

b) Calcule el volumen de una disolución de ácido nítrico, que contiene 3,15 g de ácido por litro de disolución, necesario para oxidar 3,27 g de zinc metálico presente en un residuo procedente de la minería.

Datos.- Masas atómicas: H = 1,0; N = 14,0; O = 16,0; Zn = 65,4.

Solución:

a) 4• [Zn  Zn2+ + 2e-]

[NO3- + 10H+ + 8e-  NH4+ + 3H2O]

10HNO3 + 4Zn  NH4NO3 + 4Zn(NO3)2 + 3H2O

Gramos de oxidante (HNO3) que se reducen con unmol de electrones = 63/8 = 7,9 g

NOTA: También debe valorarse parcialmente si la reacción se ajusta en forma iónica

b) [HNO3] = 3,15/PM = 3,15/63 = 0,05 M

moles de Zn = 3,27/65,4 = 0,05 moles de Zn presentes ;

Como la estequiometría HNO3:Zn es 10:4, serán necesarios 10•0,05/4 = 0,125 mol de HNO3

V = nº moles / [HNO3] = 0,125/0,05 = 2,5 L

Complete y ajuste, en medio ácido, las semirreacciones de oxidación y de reducción así como la reacción global. Indique si son espontáneas las reacciones globales en función de los potenciales redox.

a) Cr2O72– + S2– + H+  Cr3+ + ...

b) KMnO4 + HCl + SnCl2  SnCl4 + ...

Datos. Eº Cr2O72–/Cr3+ = 1,33 V; Eº S/S2– = 0,14 V;

Eº MnO4–/Mn2+ = 1,51 V; Eº Sn4+/Sn2+ = 0,15 V

Solución:

a) Semirreacciones:

Cr2O72- + 14H+ + 6e-  2Cr3+ + 7H2O Eº = 1,33 V

S2-  S + 2e- Eº = - 0,14 V

Reacción global:

Cr2O72- + 14H+ + 3S2-  2Cr3+ + 3S + 7H2O Eº = 1,19 V

Eº > 0; Gº < 0  espontánea

b) Semirreacciones:

MnO4- + 8H+ + 5e-  Mn2+ + 4H2O Eº = 1,51 V

Sn2+  Sn4+ + 2 e- Eº = -0,15 V

Reacción global:

2 KMnO4 + 16HCl + 5SnCl2  2MnCl2 + 5SnCl4 + 8H2O + 2KCl ;Eº = 1,36 V

Eº > 0; Gº < 0  espontánea

Conociendo los potenciales normales de reducción de los halógenos:

a) Escriba las siguientes reacciones y determine cuáles serán espontáneas:

i. Oxidación del ión bromuro por yodo

ii. Reducción de cloro por ión bromuro

iii. Oxidación de ioduro con cloro.

b) Justifique cuál es la especie más oxidante y cuál es más reductora.

Datos: EºF2/F - =2,85 V, EºCl2/Cl- =1.36 V, EºBr2/Br- = 1,07 V, Eº I2/I- = 0,54 V

Solución:

a)

i. Reacción no espontánea. El potencial de reducción del yodo es menor que el del bromo.

ii. Reacción espontánea. El potencial de reducción del cloro es superior al del bromo.

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